Влияние качества работ на надежность опускания и прочность колодцев
Обеспечение нормальных условий опускания и прочности колодцев начинается при гидрогеологических изысканиях. Количество скважин и отобранных образцов должно выявить не только физико-механические свойства, но и уклоны напластований грунта. Неучет косослойности при опускании влечет появление кренов, зависаний. При кренах возрастает неравномерность давления грунта на колодец, резко снижающая прочность сооружения. Неравномерность давления также возрастает при местной пригрузке поверхности у колодца отвалами грунта, разработкой вблизи глубоких траншей или появления больших провальных воронок.
В стенах цилиндрических колодцев, погружаемых в тиксотропной рубашке, могут возникнуть дополнительные сжимающие нагрузки. Величины этих нагрузок в отдельных случаях достигают 20—30% несущей способности сооружения, которые при проектировании учитываются в расчетах. Максимальные напряжения в стенах возникают в конце погружения. В этот период развиваются наибольшие дополнительные напряжения от ранее допущенных и неисправленных в ходе погружения колодца погрешностей.
При бетонировании монолитных и монтаже сборных круглых колодцев наблюдаются искажения формы, отклонения диаметров колодца от проектных размеров (эллиптичность) и смещение центров по высоте. Нормативный допуск этих отклонений составляет ±50 мм. Фактически отклонения достигают 200—250 мм или 2,2—2,5%. Отклонения диаметров на 1,2—1,5% наблюдаются часто.
В результате асимметрии формы в стенах колодца появляются дополнительные напряжения. В колодцах большого диаметра при эллиптичности более 2% величины дополнительно возникающих напряжений в арматуре превышают 600 кг/см2.
Перенапряжения при полном загружении колодца могут развиться в результате некачественного изготовления отдельных участков железобетонных конструкций, в том числе трещин в сборных элементах, появившихся при перевозке и монтаже.
В исследованных опускных колодцах отклонения от геометрических размеров в железобетонных элементах достигали ± (20—50) мм, т. е. более нормативных (СНиП 1-А. 4—62) в 3—4 раза. Такие погрешности вызывали увеличение напряжений в стенах на 1,2-2,1%.
Максимальные напряжения в элементах колодцев могут возникать в начале погружения. Поэтому к данному времени прочность бетона в местах заделки стыков должна полностью соответствовать его проектной марке.
Наблюдались случаи выполнения монтажных стыков низкого качества и погружения колодцев, в которых бетон не успел набрать достаточной прочности. При неравнопрочности и разной ползучести бетонов в стыках и сборных элементах снижается жесткость сооружения. Колодец начинает работать не как единая конструкция, а как система с частично упругими связями в стыках. Наиболее резкое перераспределение усилий происходит в колодцах с металлической гидроизоляцией.
Посадка колодцев должна производиться ступенями глубиной не более 50 см. При посадке более глубоких ступеней развивается значительная скорость погружения, и во время навалов собственный вес колодцев из статической перейдет в динамическую нагрузку. В скальных грунтах, в пазухах за ножом, могут возникнуть местные опоры, сопровождающиеся локальными концентрациями напряжений. Это в 1,2—1,6 раза увеличивает напряжения в вертикальной и в 1,1 —1,3 раза в горизонтальной арматуре.
При кренах колодцев, опускаемых в тиксотропной рубашке, ось поворота располагается близко от поверхности. Следовательно, щель рубашки несколько уширяется книзу. Выступающие в зазор для тиксотропной рубашки участки кольцевого железобетонного фундамента форшахты образуют опоры при навалах. При кренах в начальный период погружения наибольшие напряжения возникают в консоли ножа. Нож может опираться на грунт, расположенный как снаружи, так и изнутри колодца. Соответственно меняется знак напряжений в арматуре консоли. Полагается не допускать крены более 1 % и смещение центра колодца более 50 мм. При наклоне колодца на 3% дополнительные напряжения в арматуре возрастают вдвое.
В последующих стадиях погружения при кренах возникают максимальные напряжения в верхней части стакана у опор. Развиваются местные изгибающие моменты по кольцу и в вертикальной плоскости. Напряжения на кольцевой и вертикальной арматуре на этих участках при крене в 1% достигают 600—800 кг/см2 и линейно возрастают при увеличении наклона.
Давление тиксотропного раствора создает нагрузку на стены опускных колодцев в зоне рубашки. Это давление распределяется по гидростатическому закону: ему соответствует напряжение в поясах стен. При засорении тиксотропного раствора локальными вывалами увеличиваются удельный вес раствора и соответственно напряжения арматуры. Наблюдалось возрастание объемного веса раствора на 10—15% и соответствующего увеличения напряжений в арматуре на 150—200 кг/см2.
Падение уровня тиксотропного раствора в форшахте не должно превышать 20 см. При резком нарушении технологии погружения возможны аварийные прорывы тиксотропного раствора в забой, сопровождающиеся обнажением на значительную высоту грунтовой стенки; в этом случае могут образовываться протяженные вывалы, и они создают значительные концентрации напряжений. В вертикальной и кольцевой арматуре напряжения повысятся на 600—800 кг/см2.
В колодцах, опускаемых в обводненных грунтах, при нарушении режима водопонижения может произойти наплыв грунта в забой, сопровождающийся появлением на поверхности местного провала. При этом резко возрастает неравномерность давления грунта на стены (до 200—300%). При проведении в колодцах взрывов для рыхления грунта или стимулирования погружения происходит перераспределение напряжений и местные увеличения напряжений в арматуре до 300—400 кг/см2.
В летние и зимние периоды при перепаде температуры между внутренней открытой поверхностью и наружной, соприкасающейся с грунтом, в стенах возникнут температурные напряжения, тем большие, чем толще стены. При b = 1,5 м и 
= 20°С дополнительные 
= 100—150 кг/см2.
Сами по себе отдельные факторы, зависящие от качества производства строительных работ, могут вызывать напряженное состояние конструкций, близкое к предельному только при очень резком нарушении допусков и соответствующих процессов строительного производства.
В ходе строительства опускных колодцев не исключаются случаи совпадения нескольких неблагоприятных факторов, что вызывает на определенных участках колодца напряжения, близкие к предельным. Как показали проведенные исследования, максимальные напряжения в стенах возникают в период окончания погружения в зоне несколько выше наружного уступа (зона I) и в основании ножа (зона II).
Понравилось? Поделитесь материалом
